第六章复合材料表界面的分析表征.pptVIP

;6.1 增强纤维表面形貌的分析表征 ;未处理碳纤维的表面形态 ;图6－9 未处理UHMWPE纤维的电镜照片 ;图6－10 电晕处理（左图）和低温空气等离子处理（右图）UHMWPE的电镜照片 ;铬酸处理后UHMWPE纤维的电镜照片 ;6.2.2 增强纤维表面接枝聚合物后的表面形态;过氧化偶联剂处理前后接枝苯乙烯玻纤的表面形态 ;接枝玻纤表面与聚苯乙烯浓溶液的浸润状态 ;氧等离子处理后，经80℃与苯乙烯反应4小时，接枝聚苯乙烯分子链的碳纤维照片 ;氧等离子处理后，不接触空气，原位接枝聚苯乙烯分子链的碳纤维照片 ;PBO纤维单丝拔出试验的断口形貌 ;6.2.3 复合材料破坏断面的纤维形貌;6.3 增强纤维表面化学、组分功能团及化学反应的分析表征; 热重法 ;1）. 化学分析法;1）. 化学分析法;2）. 热重法;3）. 红外光谱法;接枝聚丙烯酸碳纤维（萃取后）与纯碳纤维的FT-IR差谱;4）. XPS法;XPS谱图的分峰解析;XPS测定的碳纤维表面官能团含量与氧等离子处理时间的关系 ;6.3.3 增强纤维表面自由基的表征; 6.3.3 增强纤维表面自由基的表征;;图6-25 等离子处理时间对自由基浓度的影响; 图6-26 UHMWPE纤维表面活性的衰减;6.4 界面力学性能的分析表征 ; 6.4 界面力学性能的分析表征 ;根据能量最低原理，复合材料的界面应力有自发释放的趋势。当界面应力大于基体的屈服强度时，应力可通过基体塑性形变而被松弛掉。 在基体固化的初始阶段，基体处于流动态或粘流态，形成不了界面应力。随着固化进行，基体转变成高弹态，界面应力可通过基体的高弹形变和普弹形变松弛。如果交联度过高，界面应力的松弛可能需要相当长的时间。 当基体进入玻璃态而还远离固化终点时，固化收缩产生的巨大内应力无法松弛，界面应力和外界应力的共同作用可能在材料的薄弱部分产生局部裂纹，大量裂纹的产生可松弛部分的界面应力。当材料强度不足以抵抗界面应力时，只能通过材料的失稳、破坏来松弛界面应力。; 6.4 界面力学性能的分析表征 ; 6.4 界面力学性能的分析表征 ; 6.4 界面力学性能的分析表征 ; 6.4 界面力学性能的分析表征 ;6.4.2 复合材料界面的动态力学分析;6.4.2 复合材料界面的动态力学分析;碳纤维/环氧树脂的扭辫动态力学谱;6.4.3 微量冲击分析;冲击载荷与冲击时间对应关系曲线;不同处理碳纤维增强复合材料冲击载荷与冲击时间的对应关系 A. 接枝聚丙烯酰胺碳纤维; B. 接枝聚丙烯酸碳纤维; C. 氧等离子处理碳纤维; D. 未处理碳纤维;不同处理碳纤维增强复合材料冲击载荷与冲击时间的对应关系 A. 接枝聚丙烯酰胺碳纤维; B. 接枝聚丙烯酸碳纤维; C. 氧等离子处理碳纤维; D. 未处理碳纤维;不同处理碳纤维增强复合材料冲击载荷与冲击时间的对应关系 A. 接枝聚丙烯酰胺碳纤维; B. 接枝聚丙烯酸碳纤维; C. 氧等离子处理碳纤维; D. 未处理碳纤维;不同处理碳纤维增强复合材料冲击载荷与冲击时间的对应关系 A. 接枝聚丙烯酰胺碳纤维; B. 接枝聚丙烯酸碳纤维; C. 氧等离子处理碳纤维; D. 未处理碳纤维; 6.4.5 层间剪切强度 ; 1） 单丝压剪、压拉模型 ;2）单丝拔脱试验法 ; 单丝拔脱试验法 ; 单丝拔脱试验法 ;拔脱试验的载荷-位移曲线;顶出法试验示意图; 3） 断片试验;断片试验;单丝力学模型分析 ;图6－36 玻璃纤维长度与强度的对应关系; 将不同表面处理的单丝玻璃纤维置于两片很薄的基体树脂片材之间，移入小型压机上压制，压制完成，冷却后，每一组选十个以上无气泡，纤维无弯曲的有效样品，剪裁成哑铃形，总长117mm。中间部分长54mm，宽6.5mm，厚0.9mm。然后用万能材料实验机，以3mm/min的速度进行拉伸，直至试样产生缩颈为止。;图6－37 不同界面结合玻璃 纤维单丝的断裂长度分布;不同处理单丝纤维复合材料的界面剪切强度;玻璃纤维表面KH-550与功能化聚丙烯反应形成化学键示意图;界面剪切强度与功能化聚丙烯含量的对应关系; 5. 层间剪切强度 ;层间剪切强度 ; 横向拉伸（或45o角拉伸） ;6.5 界面形态的微观分析表征;;为探索界面横晶形成的原因，郑安呐等作了系统的研究。具体研究方法为：首先用二甲苯分别将所需聚丙烯在120℃下配成5％的溶液，再按实验要求分别加入不同量酸酐接枝改性功能化聚丙烯（FPP）。再于载波片上固定单根或多根纤维，然后将配好的溶液涂一层在载波片上，烘干除去溶剂制得膜。玻纤的处理方法分别为空白、KH-550处理和KH-570处理三种。 ;界面结合方式与横晶的关系;不同界面处理情况下聚丙烯结晶的形态（×100） a